(57)【要約】【課題】温度制御用の流体を用いて高精度に温度制御を行う。【解決手段】局所温度制御装置７０は、温度制御対象部の周囲に供給される液体ＬｑＡの熱によって冷媒Ｃｏを気化させる蒸発器５１と、蒸発器５１で気化した冷媒Ｃｏを圧縮するコンプレッサー５２と、コンプレッサー５２で圧縮された冷媒Ｃｏを凝縮する凝縮器５３と、液体ＬｑＡの温度に基づいて流量を制御しながらその凝縮された冷媒Ｃｏを蒸発器５１に導く膨張弁５４と、コンプレッサー５２に流入する冷媒Ｃｏの圧力に基づいて流量を制御しながらその圧縮された冷媒Ｃｏの一部をコンプレッサー５２の流入部に戻すバイパス弁６０Ａと、を備える。【選択図】図３
2013183142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を用いて温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御する温度制御装置において、
前記流体の熱によって前記冷媒の少なくとも一部を気化させる蒸発器と、
前記蒸発器で気化した前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記流体の温度に関する第１情報を求める第１温度センサと、
前記第１情報を用いて前記冷媒の流量を制御しつつ、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒を前記蒸発器に導く第１流量制御装置と、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力に関する第２情報を求める圧力センサと、
前記第２情報を用いて前記冷媒の流量を制御しつつ、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒の一部を前記圧縮機の流入部に戻す第２流量制御装置と、
を備えることを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記圧縮機に流入する前記冷媒の温度に関する第３情報を求める第２温度センサと、
前記第３情報を用いて前記冷媒の流量を制御しつつ、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒の一部を前記圧縮機の流入部に戻す第３流量制御装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記第２流量制御装置は、前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力が一定になるように、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒の一部を前記圧縮機の流入部に戻すことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記温度制御対象部は複数個であり、
前記蒸発器は、前記複数個の温度制御対象部に対応させて複数個設けられ、
前記複数個の蒸発器で気化した前記冷媒が共通に前記圧縮機に流入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記凝縮器の近傍に配置されて前記流体を加熱する加熱用流体を流す加熱部と、
前記蒸発器によって冷却された前記温度制御対象部の周囲に供給される前記流体の温度を上昇させるために、前記流体の流路の近傍に配置されて前記加熱部で加熱された前記加熱用流体を流す加熱用流路と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度制御装置。
【請求項６】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して物体を露光する露光装置において、
温度制御対象部を有する露光本体部と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度制御装置と、を備え、
前記温度制御装置によって前記温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御することで、前記温度制御対象部の温度を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記露光本体部は、前記パターンの像を前記物体に形成する投影光学系を備え、
前記温度制御装置は、前記温度制御対象部としての前記投影光学系の周囲に前記流体としての温度制御された液体を供給することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光装置の前記露光本体部を収容するチャンバを備え、
前記温度制御装置は、前記流体としての温度制御された気体を前記チャンバ内に送風することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項９】
冷媒を用いて温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御する温度制御方法において、
前記流体の熱によって前記冷媒の少なくとも一部を蒸発器で気化させることと、
前記蒸発器で気化した前記冷媒を圧縮機で圧縮することと、
前記圧縮された冷媒を凝縮器で凝縮することと、
前記流体の温度に関する情報を用いて前記冷媒の流量を制御しつつ、凝縮された前記冷媒を前記蒸発器に導くことと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力に関する情報に基づいて前記冷媒の流量を制御しつつ、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒の一部を前記圧縮機の流入部に戻すことと、
を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項１０】
前記圧縮機に流入する前記冷媒の温度に関する情報に基づいて前記冷媒の流量を制御しつつ、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒の一部を前記圧縮機の流入部に戻すことを含むことを特徴とする請求項９に記載の温度制御方法。
【請求項１１】
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒の一部を前記圧縮機の流入部に戻すときに、前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力が一定になるように前記冷媒の一部を戻すことを特徴とする請求項９又は１０に記載の温度制御方法。
【請求項１２】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して物体を露光する露光方法において、
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の温度制御方法を用いて、温度制御対象部を有する露光本体部の前記温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
前記露光本体部は、前記パターンの像を前記物体に形成する投影光学系を有し、
前記温度制御方法を用いて、前記投影光学系の周囲に供給される前記流体としての液体の温度を制御することを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記露光本体部はチャンバ内に収容され、
前記温度制御方法を用いて、前記チャンバ内に供給される前記流体としての気体の温度を制御することを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
【請求項１５】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御する温度制御技術、温度制御技術を用いる露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイス又は液晶表示パネル等の各種電子デバイス（マイクロデバイス）の製造工程の一つであるリソグラフィー工程で使用される露光装置において、高い露光精度で露光を行うためには、照明光学系の照明特性及び投影光学系の結像特性を所定の状態に維持し、かつレチクル、投影光学系、及びレジストが塗布された基板（半導体ウエハ等）の位置関係を所定の関係に維持する必要がある。そのため、従来より、露光装置の照明光学系の一部、レチクルステージ、投影光学系、及びウエハステージを含む露光本体部は、気密化されたチャンバ内に設置され、チャンバ内には、空調装置から、所定の温度範囲内に制御されて、かつ防塵フィルタ等を通過した清浄な空気がダウンフロー方式で供給されている。
【０００３】
最近では、そのチャンバ内に設置される機構の中でも特に高い温度制御精度が要求される部分、例えばステージの位置計測を行うレーザ干渉計の計測用ビームの光路には、例えば送風口の近傍に設けられた温度センサの計測値に基づいて、高度に温度制御された空気をダウンフロー方式及び／又はサイドフロー方式で供給する局所的な温度制御も行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２８１８８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近の露光装置では、製造対象の半導体デバイス等のパターンの一層の微細化に対応して、温度制御対象部の温度制御精度に対する要求も高まっている。さらに、最近の露光装置は、スループット（生産性）を高めるために露光光の照度が高くなり、ステージの移動速度も高速化しているため、温度制御対象部の発熱量が多くなることがある。このように発熱量が多い場合には、温度制御対象部の周囲に温度制御された液体を供給することが考えられる。しかしながら、従来は、必ずしも温度制御された液体を供給する場合に適した温度制御技術は考慮されていなかった。
【０００６】
本発明の態様は、このような事情に鑑み、温度制御用の流体（気体又は液体）を用いて温度制御を行う場合に、温度制御精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、冷媒を用いて温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御する温度制御装置が提供される。この温度制御装置は、その流体の熱によってその冷媒の少なくとも一部を気化させる蒸発器と、その蒸発器で気化したその冷媒を圧縮する圧縮機と、その圧縮機で圧縮されたその冷媒を凝縮する凝縮器と、その流体の温度に関する第１情報を求める第１温度センサと、その第１情報を用いてその冷媒の流量を制御しつつ、その凝縮器で凝縮されたその冷媒をその蒸発器に導く第１流量制御装置と、その圧縮機に流入するその冷媒の圧力に関する第２情報を求める圧力センサと、その第２情報を用いてその冷媒の流量を制御しつつ、その圧縮機で圧縮されたその冷媒の一部をその圧縮機の流入部に戻す第２流量制御装置と、を備えるものである。
【０００８】
また、第２の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して物体を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、温度制御対象部を有する露光本体部と、第１の態様の温度制御装置と、を備え、その温度制御装置によってその温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御することで、その温度制御対象部の温度を制御するものである。
【０００９】
また、第３の態様によれば、冷媒を用いて温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御する温度制御方法が提供される。この温度制御方法は、その流体の熱によってその冷媒の少なくとも一部を蒸発器で気化させることと、その蒸発器で気化したその冷媒を圧縮機で圧縮することと、その圧縮された冷媒を凝縮器で凝縮することと、その流体の温度に関する情報を用いてその冷媒の流量を制御しつつ、凝縮されたその冷媒をその蒸発器に導くことと、その圧縮機に流入するその冷媒の圧力に関する情報に基づいてその冷媒の流量を制御しつつ、その圧縮機で圧縮されたその冷媒の一部をその圧縮機の流入部に戻すことと、を含むものである。
【００１０】
また、第４の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して物体を露光する露光方法が提供される。この露光方法は、第３の態様の温度制御方法を用いて、温度制御対象部を有する露光本体部のその温度制御対象部の周囲に供給される流体の温度を制御するものである。
また、第５の態様によれば、第２の態様の露光装置又は第４の態様の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、温度制御用の流体の熱で蒸発器の冷媒を気化させることでその流体の温度を制御しているため、その流体が熱容量の大きい液体であっても高精度に温度制御を行うことができる。さらに、その流体の温度に関する情報（第１情報）に基づいてその蒸発器に対する冷媒の流量を制御し、圧縮機に流入する冷媒の圧力に関する情報（第２情報）に基づいて圧縮機で圧縮された冷媒の一部を圧縮機の流入部に戻しているため、その冷媒の熱吸収量の安定化によって、その流体の温度制御精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置を示す一部が切り欠かれた図である。
【図２】図１の露光装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】図１中の局所温度制御装置７０の構成を示す図である。
【図４】冷媒の冷凍サイクルの一例を示す図である。
【図５】温度制御動作及び露光動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）は温度制御対象部からの排熱量の変化の一例を示す図、（Ｂ）は膨張弁の開度の変化の一例を示す図、（Ｃ）はコンプレッサーの運転周波数の変化の一例を示す図、（Ｄ）は蒸発圧の変化の一例を示す図、（Ｅ）は比較例における蒸発圧の変化の一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る局所温度制御装置の構成を示す図である。
【図８】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図６を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）である。図１において、露光装置ＥＸの大部分は、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内の床ＦＬ上に設置されている。露光装置ＥＸは、露光光（露光用の照明光）ＥＬを発生する光源部４と、露光光ＥＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬとを備えている。また、露光装置ＥＸは、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、露光装置ＥＸの動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御装置２０を含む制御系（図２参照）と、その他の駆動機構、支持機構、及びセンサ類等とを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳ、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴを含む露光本体部１０を収容する気密化された箱型のチャンバ２を備えている。
【００１４】
また、露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳの照明特性（いわゆるσ値、照度均一性等）及び投影光学系の結像特性（解像度等）を所定の状態に維持し、かつレチクルＲ、投影光学系ＰＬ、及びウエハＷの位置関係を所定関係に維持して高い露光精度（位置決め精度、重ね合わせ精度等）で露光を行うために、チャンバ２の内部全体の空調を行うための全体空調システムを備えている。この全体空調システムは、チャンバ２上部の多数の開口２ａを通してチャンバ２内に温度制御されて防塵フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等）を通過した清浄な空気（例えばドライエアー）をダウンフロー方式で供給する主空調装置８と、この動作を制御する主空調制御系３５（図２参照）とを備えている。一例としてチャンバ２内を流れた空気は、チャンバ２の底面の床ＦＬに設けられた多数の開口（不図示）を通して床下の配管（不図示）に流れ、その配管内の空気の一部又は全部は、主空調装置８の気体回収部に戻されて再利用される。なお、主空調装置８等は、床ＦＬの階下の機械室等に配置されていてもよい。
【００１５】
以下、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面である）内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本実施形態では、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転方向をθｘ、θｙ、θｚ方向とも呼ぶ。
【００１６】
まず、チャンバ２の外側の床ＦＬ上に設置された光源部４は、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）、又は固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波等を発生する露光光源と、その露光光ＥＬを照明光学系ＩＬＳに導くビーム送光光学系とを備えている。
チャンバ２内の上部に配置された照明光学系ＩＬＳは、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド（いずれも不図示）、ミラーＭＥ、及びコンデンサレンズＣＬ等の複数の光学部材を備えている。これらの光学部材は照明系鏡筒６内に支持されている。照明光学系ＩＬＳは、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲのパターン面のＸ方向に細長い照明領域を露光光ＥＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００１７】
レチクルＲに形成されたパターン領域のうち、照明領域内のパターンの像は、両側テレセントリックで投影倍率βが縮小倍率（例えば１／４、１／５等）の投影光学系ＰＬを介してレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷの表面に結像投影される。
また、チャンバ２内の床ＦＬ上に、複数の台座１１を介して下部フレーム１２が設置され、下部フレーム１２の中央部に平板状のベース部材１３が固定され、ベース部材１３の上面に例えば３箇所の防振台１４を介して平板状のウエハベースＷＢが支持され、ウエハベースＷＢのＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介してウエハステージＷＳＴがＸ方向、Ｙ方向に移動可能に、かつθｚ方向に回転可能に載置されている。また、下部フレーム１２の上端に、ウエハベースＷＢを囲むように配置された例えば３箇所の防振台１５を介して光学系フレーム１６が支持されている。光学系フレーム１６の中央部の開口に投影光学系ＰＬが支持され、光学系フレーム１６の上面に投影光学系ＰＬを囲むように上部フレーム１７が固定されている。
【００１８】
また、光学系フレーム１６の底面の＋Ｙ方向の端部にＹ軸のレーザ干渉計２１ＷＹが固定され、その底面の＋Ｘ方向の端部にＸ軸のレーザ干渉計（不図示）が固定されている。これらの干渉計よりなるウエハ干渉計２１Ｗ（図２参照）は、ウエハステージＷＳＴの側面の反射面（又は移動鏡）に複数軸の計測用ビームを照射して、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｘ、θｙ、θｚ方向の回転角を計測し、計測値を図２の主制御装置２０を介してウエハステージ駆動系２２Ｗに供給する。
【００１９】
また、図１の光学系フレーム１６の底面には、ウエハＷのアライメントマークの位置を計測するアライメント系ＡＬ、及びウエハＷ表面の複数の計測点でＺ位置を計測するための照射系２５ａ及び受光系２５ｂを含む斜入射方式で光学式のオートフォーカスセンサ（以下、ＡＦセンサという）２５が固定されている。アライメント系ＡＬの検出信号を図２の信号処理系２７で処理することによってウエハＷのアライメントが行われる。また、ＡＦセンサ２５の検出信号を信号処理系２６で処理して得られるＺ位置の情報が、主制御装置２０を介してウエハステージ駆動系２２Ｗに供給される。
【００２０】
ウエハステージ駆動系２２Ｗは、ウエハ干渉計２１Ｗの計測値及び主制御装置２０からの制御情報に基づいてリニアモータ２４等を含む駆動機構を介してウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度等を制御するとともに、θｚ方向の回転角を制御する。さらにウエハステージ駆動系２２Ｗは、ＡＦセンサ２５からのＺ位置の情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴ内のＺ駆動部を介してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる。ウエハステージＷＳＴ内には、レチクルＲのアライメントを行うための空間像計測系（不図示）も備えられている。
【００２１】
一方、上部フレーム１７の＋Ｙ方向の上部に、照明光学系ＩＬＳの照明系鏡筒６が固定されている。さらに、上部フレーム１７のＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介して、レチクルステージＲＳＴがＹ方向に定速移動可能に、かつＸ方向への移動及びθｚ方向の回転が可能に載置されている。
また、上部フレーム１７の上面の＋Ｙ方向の端部にＹ軸のレーザ干渉計２１ＲＹが固定され、その上面の＋Ｘ方向の端部にＸ軸のレーザ干渉計（不図示）が固定されている。これらの干渉計からレチクル干渉計２１Ｒ（図２参照）が構成されている。Ｙ軸のレーザ干渉計２１ＲＹは、レチクルステージＲＳＴの＋Ｙ方向の端部の２箇所に配置された移動鏡２１ＭＹ（又は反射面）に計測用ビームを照射し、Ｘ軸のレーザ干渉計は、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向の端部に固定されたロッド状の移動鏡（不図示）に複数軸の計測用ビームを照射する。レチクル干渉計２１Ｒは、レチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ、θｘ、θｙ方向の回転角を計測し、計測値を図２の主制御装置２０を介してレチクルステージ駆動系２２Ｒに供給する。レチクルステージ駆動系２２Ｒは、レチクル干渉計２１Ｒの計測値及び主制御装置２０からの制御情報に基づいてリニアモータ２３等を含む駆動機構を介してレチクルステージＲＳＴのＹ方向の速度及び位置、並びにＸ方向の位置及びθｚ方向の回転角等を制御する。
【００２２】
また、本実施形態の露光装置ＥＸが液浸型である場合には、投影光学系ＰＬの下端の光学部材の下面に例えばリング状のノズルヘッド（不図示）が配置され、図２の液体供給装置２８から不図示の配管及びそのノズルヘッドを介してその光学部材とウエハＷとの間の局所的な液浸領域に所定の液体（純水等）が供給される。その液浸領域の液体は不図示の配管を介して図２の液体回収装置２９によって回収される。そのノズルヘッド、液体供給装置２８、及び液体回収装置２９を含む液浸機構としては、例えば欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸機構を使用できる。なお、露光装置ＥＸがドライ型である場合には、その液浸機構を備える必要はない。
【００２３】
また、図１のチャンバ２の例えば−Ｙ方向の側面方向にレチクルローダ系（不図示）及びウエハローダ系（不図示）が配置されている。レチクルローダ系及びウエハローダ系はチャンバ２とは別に空調が行われているサブチャンバ（不図示）内に設置され、レチクルローダ系及びウエハローダ系はそれぞれチャンバ２の側面の開口（不図示）を通してレチクルＲ及びウエハＷの交換を行う。
【００２４】
そして、図１の露光装置ＥＸの露光時には、まずレチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われる。その後、レチクルＲへの露光光ＥＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷの一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、露光光ＥＬの照射を停止して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００２５】
次に、本実施形態の露光装置ＥＸは、高い温度制御精度が要求される部分の温度を制御するための第１局所空調装置４１及び第２局所空調装置４３を含む局所空調システムと、液体方式の局所温度制御装置７０を含む局所温度制御システムとを備えている。
即ち、チャンバ２の例えば上部（又は床ＦＬの階下の機械室等でもよい）に、ほぼ所定の温度範囲に制御されて、防塵フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＡＰフィルタ等）を通した空気である空調用空気（例えばドライエアー）が供給される空調空気供給管４０と、ほぼ所定の温度範囲に制御されて圧縮された空気である圧縮空気（例えば圧縮されたドライエアー）が供給される圧縮空気供給管４２とが配置されている。圧縮空気供給管４２は、半導体デバイス製造工場等には一般に備えられている設備である。なお、空調空気供給管４０及び／又は圧縮空気供給管４２を使用することなく、主空調装置８内から分岐した空調用空気を使用してもよい。
【００２６】
また、第１局所空調装置４１は、空調空気供給管４０から取り込んだ空気の温度をより高精度に制御する。このように温度制御された清浄な空気ＡＲ及びＡＷは、第１ダクト１８Ｒ及び第２ダクト１８Ｗを介してそれぞれチャンバ２内の照明系鏡筒６の底面の送風部１９Ｒ及び光学系フレーム１６の底面の送風部１９Ｗから、ダウンフロー方式でレチクルステージＲＳＴ用のレーザ干渉計２１ＲＹ等及びウエハステージＷＳＴ用のレーザ干渉計２１ＷＹ等の計測用ビームの光路に送風される。なお、空気ＡＲ，ＡＷをサイドフロー方式で吹き出すことも可能である。この結果、レチクル干渉計２１ＲＹ等及びウエハ干渉計２１ＷＹ等によってレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置を高精度に計測できる。第１局所空調装置４１の動作は図２の干渉光路空調制御系３６によって制御される。
【００２７】
また、第２局所空調装置４３は、一例として圧縮空気供給管４２から取り込んだ圧縮空気から高精度に温度制御された清浄な複数の空気Ａ５及びＡ６等を生成する。第２局所空調装置４３から配管４４Ｂを介して照明光学系ＩＬＳの照明系鏡筒６の内部に空気Ａ６が供給され、照明系鏡筒６内を流れた空気は、例えば不図示の排気ダクトを介して主空調装置８の気体回収部に回収される。
【００２８】
また、照明系鏡筒６のコンデンサレンズＣＬの下方に、次第に開口径が小さくなる円筒部材６１が取り付けられ、レチクルステージＲＳＴの上面にレチクルＲを囲むように次第に広がるようにフード部６２が固定されている。円筒部材６１は、露光光ＥＬの光路を囲むように配置され、フード部６２の４隅には、内部の空気を外部に流すための開口（不図示）が設けられている。第２局所空調装置４３から配管４４Ａを介して、円筒部材６１の内部に高精度に温度制御された空気Ａ５が供給される。空気Ａ５は、ダウンフロー方式で円筒部材６１の内部からレチクルＲの上面のフード部６２に流れる。その後、空気Ａ５は、フード部６２の周囲の開口から外側に流出し、床ＦＬ側に流れた後、主空調装置８の気体回収部に回収される。
【００２９】
チャンバ２内に主空調装置８からダウンフローで供給される空気の設定温度（例えば２０〜３０℃の範囲内の目標温度（例えば２３℃））に対して、空気Ａ５及びＡ６の設定温度（目標温度）は例えば同じ温度に設定されている。ただし、主空調装置８からダウンフローで供給される空気の温度の設定温度に対する許容範囲（制御精度）に対して、空気Ａ５及びＡ６の温度の許容範囲はより狭く設定されている。これによって、露光光ＥＬの光路の温度が高精度に設定範囲に維持されるとともに、レチクルＲの上面の微小な異物が空気Ａ５とともに除去される。第２局所空調装置４３の動作は図２の局所空調制御系３７によって制御される。局所空調装置４１，４３は、後述の局所温度制御装置７０の本体部６９と同様に構成できるため、ここではその説明を省略する。
【００３０】
次に、図１の液体方式の局所温度制御装置７０につき説明する。局所温度制御装置７０は、後述の冷却装置７８Ａ，７８Ｂ（図２参照）等を含む本体部６９と、投影光学系ＰＬの鏡筒側面に巻回され、内部をチャンバ２内の空気の温度程度まで冷却された純水（又はフッ素系液体等）よりなる温度制御用の液体ＬｑＡが下方に流れる金属製の冷却用流路部７２Ａと、本体部６９から冷却用流路部７２Ａに液体ＬｑＡを供給する配管７１と、冷却用流路部７２Ａを流れた液体ＬｑＡを本体部６９に回収するための配管７３と、配管７３等の内部の液体ＬｑＡの温度を計測する温度センサ８０Ａ（実際には複数の温度センサよりなる）と、を有する。また、冷却用流路部７２Ａは、アライメント系ＡＬの放熱板（不図示）の表面も通過しており、アライメント系ＡＬの冷却も行われている。さらに、局所温度制御装置７０は、液体ＬｑＡを冷却する冷却装置７８Ａ及び制御系７７（図２参照）を有する。
【００３１】
また、局所温度制御装置７０は、ウエハステージＷＳＴ内部のリニアモータ２４（図２参照）の可動子等の近傍を通るように、ウエハステージＷＳＴ内に配置されて、内部をチャンバ２内の空気の温度程度まで冷却された温度制御用の液体ＬｑＢ（例えば液体ＬｑＡと同じ液体）が流れる金属製の冷却用流路部７５Ａと、本体部６９から冷却用流路部７５Ａに液体ＬｑＢを供給する大きい可撓性を有する配管７４と、冷却用流路部７５Ａを流れた液体ＬｑＢを本体部６９に回収するための大きい可撓性を有する配管７６と、配管７６等の内部の液体ＬｑＢの温度を計測する温度センサ８０Ｂ（実際には複数の温度センサよりなる）と、有する。さらに、局所温度制御装置７０はその動作を制御する図２の制御系７７を備えている。
【００３２】
図３は、図１の局所温度制御装置７０の構成を示す。図３において、局所温度制御装置７０は、図１の配管７１及び７３の間に接続されて液体ＬｑＡが流れる熱交換部７２Ｂと、温度制御対象の投影光学系ＰＬの鏡筒の周囲に設置された冷却用流路部７２Ａと、熱交換部７２Ｂとの間で液体ＬｑＡの温度を目標温度まで上昇させるための例えばヒータ方式の加熱装置３４と、冷却用流路部７２Ａ、配管７３、熱交換部７２Ｂ、及び配管７１よりなる閉じた流路内を矢印Ｂ１で示す方向（熱交換部７２Ｂから加熱装置３４を介して冷却用流路部７２Ａに向かう方向）に液体ＬｑＡを循環させるための循環用ポンプ３２と、その流路内の液体ＬｑＡの流量を計測する流量センサ３３と、熱交換部７２Ｂ内を流れる液体ＬｑＡを冷却する冷却装置７８Ａと、を有する。
【００３３】
本実施形態では、温度制御対象部からの液体ＬｑＡに対する排熱量をＱ１、加熱装置３４による液体ＬｑＡの加熱量（単位時間当たりの熱量）をＱ２、冷却装置７８Ａによる液体ＬｑＡの冷却熱量（液体ＬｑＡから冷却装置７８Ａに移動する熱量）をＱ３とすると、次の関係が成立している。
Ｑ３＝Ｑ１＋Ｑ２  …（１）
即ち、投影光学系ＰＬにおける液体ＬｑＡの温度の上昇量をδＴ１とすると、冷却装置７８Ａにおける液体ＬｑＡの温度の低下量の絶対値をδＴ２とすると、δＴ２＞δＴ１になる。この場合には、加熱装置３４では必ず液体ＬｑＡを加熱することになり、加熱装置３４の加熱量はきわめて高精度に制御可能であるため、液体ＬｑＡの温度を目標範囲に高精度に制御できる。
【００３４】
さらに、局所温度制御装置７０は、熱交換部７２Ｂに流入する配管７３内の液体ＬｑＡの温度Ｔ５を計測する温度センサ３１Ａと、冷却用流路部７２Ａに流入する例えば配管７１内の液体ＬｑＡの温度を計測する温度センサ３１Ｂと、投影光学系ＰＬの鏡筒の温度（以下、装置温度という。）Ｔ６を計測する温度センサ３１Ｃと、温度センサ３１Ａ〜３１Ｃ及び流量センサ３３の計測値が所定のサンプリングレートで供給される第１制御系７７Ａと、温度センサ３１Ａで計測される温度Ｔ５が供給される第２制御系７７Ｂと、を有する。制御系７７Ａ，７７Ｂは図２の制御系７７の一部である。図３中の配管７１，７３及び制御系７７Ａ，７７Ｂ以外の部分が本体部６９に相当する。
【００３５】
温度センサ３１Ａは、一例として液体ＬｑＡが流れる配管７３内に設置される白金抵抗測温体又はサーミスタ（セラミックス半導体等）等からなる測温部３１Ａａと、測温部３１Ａａの検出信号を処理して温度を求める信号処理部とを有する。他の温度センサ３１Ｂ等も同様に構成されている。第１制御系７７Ａは、温度センサ３１Ａ〜３１Ｃで計測される温度に基づいて、冷却用流路部７２Ａ内の液体ＬｑＡの温度、ひいては投影光学系ＰＬの温度（装置温度Ｔ６）が主制御装置２０から設定されている目標範囲内になるように、第２制御系７７Ｂに冷却装置７８Ａの制御情報を出力し、加熱装置３４の加熱量を制御する。さらに、第１制御系７７Ａは、流量センサ３３の計測値に基づいて液体ＬｑＡの流量が目標範囲内になるように循環用ポンプ３２を制御する。
【００３６】
冷却装置７８Ａは、冷媒Ｃｏが流れる配管部７９ａと、配管部７９ａに連結されて、かつ熱交換部７２Ｂに近接して設けられた蒸発器５１と、蒸発器５１で気化した冷媒Ｃｏが流れ込む配管部７９ｂ（吸い込み部）と、配管部７９ｂ内の冷媒Ｃｏを圧縮して配管部７９ｃ（吐き出し部）に送る例えばツイン型で運転周波数が可変のコンプレッサー５２と、配管部７９ｃ内の冷媒Ｃｏを凝縮して配管部７９ｄに流す凝縮器５３と、配管部７９ｄに送られた冷媒Ｃｏをこの流量を制御しながら配管部７９ａ（蒸発器５１の流入部）に噴出する膨張弁５４と、を有する。配管部７９ａ、蒸発器５１、配管部７９ｂ、コンプレッサー５２、配管部７９ｃ、凝縮器５３、配管部７９ｄ、及び膨張弁５４よりなる閉じた流路７９内を矢印Ｂ２で示す方向（膨張弁５４から蒸発器５１に向かう方向）に冷媒Ｃｏが循環している。蒸発器５１において、熱交換部７２Ｂ内を流れる液体ＬｑＡの熱が冷媒Ｃｏに移動する。冷媒Ｃｏとしては、例えばＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系の冷媒が使用できる。ＨＦＣ系の冷媒としては、例えばデュポン社のスーヴァ（Suva）（登録商標）４１０Ａ又は１３４ａなどが使用できる。
【００３７】
さらに、冷却装置７８Ａは、配管部７９ｂと配管部７９ｃとを連結するバイパス用の配管部７９ｅ中に設けられた流量制御用の弁（以下、バイパス弁という）６０Ａと、配管部７９ｄと配管部７９ｂとを連結する配管部７９ｆ中に設けられた流量制御用の弁（以下、温度調整弁という）６０Ｂと、凝縮器５３に近接して配置されて内部を冷却水ＬｑＥが流れる冷却用配管６３と、冷却用配管６３中に設けられて冷却水ＬｑＥの流量を制御する弁（以下、制水弁という）６０Ｃと、を有する。冷却水ＬｑＥは、例えば工場の配管（不図示）を介して冷却用配管６３に流れ込み、冷却用配管６３中を流れた冷却水ＬｑＥは、例えば不純物を除去するフィルタ部（不図示）を介して工場の排水部（不図示）に排出される。バイパス弁６０Ａは、コンプレッサー５２の吐き出し部（配管部７９ｃ）の冷媒Ｃｏの一部をその流量を制御しながらコンプレッサー５２の吸い込み部（配管部７９ｂ）に戻し、温度調整弁６０Ｂは、凝縮器５３で凝縮されて配管部７９ｄにある冷媒Ｃｏの一部をその流量を制御しながらコンプレッサー５２の吸い込み部（配管部７９ｂ）に戻している。凝縮器５３において、凝縮器５３内の冷媒Ｃｏの熱が冷却用配管６３内を流れる冷却水ＬｑＥに移動する。
【００３８】
さらに、冷却装置７８Ａは、配管部７９ｂ（吸い込み部）内の冷媒Ｃｏの温度（以下、吸い込み温度という。）Ｔ２を計測する温度センサ３１Ｄと、配管部７９ｂ内の冷媒Ｃｏの圧力（以下、蒸発圧という。）Ｐ２を計測する圧力計５９Ａと、配管部７９ｃ内の冷媒Ｃｏの圧力（以下、凝縮圧力という。）Ｐ１を計測する圧力計５９Ｂと、を有する。圧力計５９Ａ，５９Ｂ及び温度センサ３１Ｄの計測値は所定のサンプリングレートで第２制御系７７Ｂに供給されている。本実施形態では、一例として、第２制御系７７Ｂは、温度センサ３１Ａで計測される液体ＬｑＡの温度Ｔ５に対して、蒸発器５１に近接している熱交換部７２Ｂ内を流れた液体ＬｑＡの温度が第１制御系７７Ａから設定された所定の目標温度（加熱装置３４で加熱量が生じる範囲）に低下するように、膨張弁５４中の冷媒Ｃｏの流量を制御する。なお、熱交換部７２Ｂと加熱装置３４との間で配管７１中の液体ＬｑＡの温度を計測する温度センサ（不図示）を設け、この温度センサの計測値がその目標温度になるように膨張弁５４中の冷媒Ｃｏの流量を制御してもよい。これにより、液体ＬｑＡの温度は、最終的に加熱装置３４での加熱によって目標とする装置温度に高精度に制御される。
【００３９】
また、第２制御系７７Ｂは、圧力計５９Ａで計測される冷媒Ｃｏの蒸発圧Ｐ２が、予め設定されている目標値になるように、バイパス弁６０Ａ中の冷媒Ｃｏの流量を制御する。そして、第２制御系７７Ｂは、温度センサ３１Ｄで計測される冷媒Ｃｏの吸い込み温度Ｔ２が予め設定されている目標値になるように、温度調整弁６０Ｂ中の冷媒Ｃｏの流量を制御する。さらに、第２制御系７７Ｂは、圧力計５９Ｂで計測される冷媒Ｃｏの凝縮圧力Ｐ１が、予め設定されている目標値になるように、制水弁６０Ｃ中の冷却水ＬｑＥの流量を制御する。また、第２制御系７７Ｂは、例えばバイパス弁６０Ａ（蒸発圧Ｐ２を固定するための弁）の操作量（開度等）が予め設定されている最小指定値となるように、所定の時間間隔でコンプレッサー５２の運転周波数を決定する。
【００４０】
図４の実線のループ８４は、図３の冷却装置７８Ａの閉じた流路７９内の冷媒Ｃｏの冷凍サイクルの一例を示す。図４において、横軸は冷媒のエンタルピー（Enthalpy: ｋＪ／ｋｇ）、縦軸は冷媒の圧力（ＭＰａ）であり、円弧状の曲線８２は、この曲線８２の内側で冷媒Ｃｏが液相と気相との混合となり、曲線８２のエンタルピーが大きくなる方向の外側で冷媒Ｃｏが気相となることを示している。また、曲線８２の内側では横軸に平行で、曲線８２の外側で斜めになっている複数の曲線８６Ａ，８６Ｂ，…，８６Ｈ等は冷媒Ｃｏの温度が次第に１０℃ずつ増加している等温線である。この場合には、曲線８６Ｂが０℃、曲線８６Ｃが１０℃、曲線８６Ｅが４０℃である。
【００４１】
ループ８４（冷凍サイクル）において、圧力Ｐ２、エンタルピーｈ１、及び温度Ｔ１の状態ＣＳ１は、冷媒Ｃｏが図３の配管部７９ａに達した状態であり、次の冷媒Ｃｏが蒸発器５１内を通過する蒸発工程８４ａを経て、冷媒Ｃｏは配管部７９ｂ（吸い込み部）で圧力Ｐ２、エンタルピーｈ２（＞ｈ１）、及び温度Ｔ２（Ｔ１よりもわずかに高い温度）の気体の状態ＣＳ２となる。蒸発工程８４ａで、熱交換部７２Ｂ内の液体ＬｑＡの熱が冷媒Ｃｏに移動するため、冷媒Ｃｏのエンタルピーがｈ１からｈ２に増加している。その冷媒Ｃｏのエンタルピーの増加量ｈｃｌは次のようになる。
【００４２】
ｈｃｌ＝ｈ２−ｈ１  …（２）
また、流路７９内の冷媒Ｃｏの質量流量をＱｍ（ｋｇ／ｓ）とすると、冷媒Ｃｏの液体ＬｑＡに対する冷却能力Ｃｌpower(冷媒Ｃｏが単位時間当たりに液体ＬｑＡから取り込む熱エネルギー：単位はＷ）は、次のようになる。
Ｃｌpower＝Ｑｍ・ｈｃｌ＝Ｑｍ・（ｈ２−ｈ１）  …（３）
次のコンプレッサー５２で圧縮される断熱圧縮工程８４ｂを経て、冷媒Ｃｏは配管部７９ｃ（吐き出し部）で圧力Ｐ１（＞Ｐ２）、エンタルピーｈ３（＞ｈ２）、及び温度Ｔ３（＞Ｔ２）の状態ＣＳ３となる。次の凝縮器５３で凝縮される凝縮工程８４ｃを経て、冷媒Ｃｏは配管部７９ｄで圧力Ｐ１、エンタルピーｈ１、及び温度Ｔ４（＜Ｔ３）の液体の状態ＣＳ４となる。その凝縮工程８４ｃで、凝縮器５３内の冷媒Ｃｏの熱が冷却水ＬｑＥに移動するため、冷媒Ｃｏのエンタルピーがｈ３からｈ１に減少している。さらに、次の膨張弁５４から噴出される断熱膨張工程８４ｄを経て、冷媒Ｃｏは配管部７９ａで圧力（蒸発圧）Ｐ２、エンタルピーｈ１、及び温度Ｔ１の状態ＣＳ１に戻る。これ以降、冷媒Ｃｏの状態はループ８４（冷凍サイクル）に沿って循環的に変化する。
【００４３】
本実施形態では、図３の冷却装置７８Ａに蒸発圧Ｐ２を一定にするためのバイパス弁６０Ａが設けられている。このため、図４の蒸発工程８４ａの圧力が一定に維持され、蒸発工程８４ａの前後でのエンタルピーの増加量ｈｃｌがほぼ一定になり、式（３）から冷却能力Ｃｌpower がほぼ一定になるため、熱交換部７２Ｂ内の液体ＬｑＡを同じ状態で冷却することができる。従って、冷却用流路部７２Ａ内の液体ＬｑＡの温度を正確に目標範囲内に設定でき、投影光学系ＰＬの温度を高精度に目標範囲内に制御できる。
【００４４】
さらに、冷却装置７８Ａには、冷媒Ｃｏの吸い込み温度Ｔ２を一定にするための温度調整弁６０Ｂが設けられている。このため、図４の蒸発工程８４ａの終端の状態ＣＳ２（圧力が蒸発圧Ｐ２で温度が吸い込み温度Ｔ２）がほぼ固定され、式（３）の冷却能力Ｃｌpower がさらに安定化している。従って、温度制御精度がさらに高まっている。
また、冷却装置７８Ａには、凝縮圧力Ｐ１を一定にするための制水弁６０Ｃが設けられている。このため、図４の断熱圧縮工程８４ｂの終端の状態ＣＳ３（圧力Ｐ１）もほぼ固定され、ループ８４（冷凍サイクル）がさらに安定に固定化される。従って、きわめて高い温度制御精度が得られている。
【００４５】
なお、図１のウエハステージＷＳＴの局所温度制御装置は、基本的に、図３において、投影光学系ＰＬの代わりにリニアモータ２４を配置し、配管７１，７３を図１の配管７４，７６として、冷却用流路部７２Ａを冷却用流路部７５Ａとすることで構成できる。この際に、冷却装置７８Ａの代わりに、冷却装置７８Ａと同じ構成の図２の冷却装置７８Ｂが使用される。
【００４６】
次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて局所温度制御装置７０を用いる温度制御動作及び露光動作の一例につき図５のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御装置２０によって制御される。まず、図５のステップ１０２において、主空調装置８を含む全体空調システムによってチャンバ２内への温度制御された空気の供給が開始され、局所空調装置４１，４３を含む局所空調システムによる局所的な空調が開始される。そして、図３の局所温度制御装置７０において、制御系７７Ａ，７７Ｂの制御のもとで投影光学系ＰＬの温度制御が開始される。この動作と並行してウエハステージＷＳＴ（リニアモータ２４）等の温度制御も行われる。一例として、まずコンプレッサー５２の運転が開始される。次のステップ１０４において、循環用ポンプ３２の運転が開始され、冷却用流路部７２Ａに対する液体ＬｑＡ（温調用液体）の循環が開始される。そして、制水弁６０Ｃが開かれて冷却用配管６３への冷却水ＬｑＥの取り込みが開始される。
【００４７】
次のステップ１０６〜１２０の動作はほぼ並行して連続的に実行される。即ち、ステップ１０６において、凝縮器５３で冷媒Ｃｏから冷却水ＬｑＥへの放熱及び冷媒Ｃｏの凝縮が行われる。また、ステップ１０８において、凝縮圧力Ｐ２が一定になるように制水弁６０Ｃの流量が制御され、ステップ１１０において、液体ＬｑＡの温度Ｔ５に基づいて、熱交換部７２Ｂ内を流れた液体ＬｑＡの温度が目標値になるように膨張弁５４の開度（冷媒Ｃｏの流量）が制御される。そして、ステップ１１２において、蒸発器５１で冷媒Ｃｏによる液体ＬｑＡの冷却及び冷媒Ｃｏの蒸発が行われ、ステップ１１４で、冷媒Ｃｏの蒸発圧Ｐ２が一定になるようにバイパス弁６０Ａにおける冷媒Ｃｏの流量が制御され、ステップ１１６で、冷媒Ｃｏの吸い込み温度Ｔ２が一定になるように温度調整弁６０Ｂにおける冷媒Ｃｏの流量が制御される。そして、ステップ１１８において、バイパス弁６０Ａの操作量に基づいてコンプレッサー５２の運転周波数が制御される。さらに、ステップ１２０において、温度センサ３１Ｂによって計測される液体ＬｑＡの温度が目標値になるように、加熱装置３４による液体ＬｑＡの加熱量が制御される。
【００４８】
そして、ステップ１２２において、第１制御系７７Ａは、温度センサ３１Ｃで計測される投影光学系ＰＬの鏡筒の温度（装置温度Ｔ６）が許容範囲内かどうかを調べ、装置温度Ｔ６が許容範囲外であるときには、ステップ１２４に移行して、例えば温度センサ３１Ｂで計測される液体ＬｑＡの目標温度（加熱装置３４における目標温度）を変更して、ステップ１２２に移行する。一方、ステップ１２２で、装置温度Ｔ６が許容範囲内である場合には、ステップ１２６及び１２８が並行して実行される。即ち、ステップ１２６では、走査露光方式で例えば所定ロットのウエハにレチクルＲのパターンの像が露光される。そして、ステップ１２８では、ステップ１０６〜１２０までの動作をほぼ並列に実行することで、投影光学系ＰＬ等の温度制御が継続される。
【００４９】
そして、次のステップ１３０で、さらに露光を継続する場合には、ステップ１２２に戻り、装置温度Ｔ６が許容範囲内かどうかが調べられる。そして、ステップ１３０で露光を終了する場合にも、次の露光開始までの待ち時間が短い場合には、空調動作及び局所温度制御装置７０による温度制御は継続されている。
図６（Ａ）は、図３の温度制御対象部（投影光学系ＰＬ又はリニアモータ２４）からの排熱量Ｑ１（Ｗ）の変化の一例を示す。図６（Ａ）〜（Ｅ）の横軸は時間（ｓｅｃ）である。また、図６（Ａ）の排熱量Ｑ１の変化に対応する膨張弁５４の開度（％）の変化の一例が図６（Ｂ）であり、コンプレッサー５２の運転周波数ｆ（Ｈｚ）の変化の一例が図６（Ｃ）であり、蒸発器５１における冷媒Ｃｏの蒸発圧Ｐ２の変化の一例が図６（Ｄ）である。図６（Ｄ）より、蒸発圧Ｐ２はほぼ０．９ＭＰａで安定しており、図４の冷凍サイクル（ループ８４）が安定していることが分かる。これに対して、図６（Ｅ）は、図３のバイパス弁６０Ａを設置しない場合（比較例）の蒸発圧Ｐ２’の変化の一例を示す。比較例では蒸発圧Ｐ２’の変化が大きく、図４の冷凍サイクル（ループ８４）の蒸発工程８４ａにおける冷媒Ｃｏの圧力が点線の直線で挟まれる範囲（圧力でΔＰの範囲）で変化することになる。このため、液体ＬｑＡに対する冷却能力が変動し、液体ＬｑＡの温度制御精度が低下する恐れがある。
【００５０】
これに対して本実施形態によれば、バイパス弁６０Ａが設けられており、局所温度制御装置７０による温度制御対象部の温度制御を高精度に行うことができるため、露光装置ＥＸの露光精度を高く維持できる。
本実施形態の効果等は以下の通りである。
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光装置ＥＸの露光本体部１０の投影光学系ＰＬ及びウエハステージＷＳＴ（温度制御対象部）の温度を安定化させるために、冷媒Ｃｏを用いて温度制御対象部の周囲に供給される液体ＬｑＡの温度を制御する局所温度制御装置７０を備えている。そして、局所温度制御装置７０は、液体ＬｑＡの熱によって冷媒Ｃｏの少なくとも一部を気化させる蒸発器５１と、蒸発器５１で気化した冷媒Ｃｏを圧縮するコンプレッサー５２と、コンプレッサー５２で圧縮された冷媒Ｃｏを凝縮する凝縮器５３と、液体ＬｑＡの温度Ｔ５（第１情報）を求める温度センサ３１Ａと、その温度Ｔ５を用いて冷媒Ｃｏの流量を制御しつつ、凝縮器５３で凝縮された冷媒Ｃｏを蒸発器５１に導く膨張弁５４（第１流量制御装置）と、コンプレッサー５２に流入する冷媒Ｃｏの圧力（蒸発圧Ｐ２）（第２情報）を求める圧力計５９Ａと、その蒸発圧Ｐ２を用いて冷媒Ｃｏの流量を制御しつつ、コンプレッサー５２で圧縮された冷媒Ｃｏの一部をコンプレッサー５２の流入部（吸い込み部）に戻すバイパス弁６０Ａ（第２流量制御装置）と、を備えている。
【００５１】
また、局所温度制御装置７０による温度制御方法は、液体ＬｑＡの熱によって冷媒Ｃｏの少なくとも一部を蒸発器５１で気化（蒸発）させるステップ１１２と、その気化した冷媒Ｃｏをコンプレッサー５２で圧縮するステップ１１８と、その圧縮された冷媒Ｃｏを凝縮器５３で凝縮するステップ１０６と、液体ＬｑＡの温度Ｔ５に基づいて流量を制御して、その凝縮された冷媒Ｃｏを膨張弁５４を介して蒸発器５１に導くステップ１１０と、冷媒Ｃｏの蒸発圧Ｐ２に基づいて流量を制御して、コンプレッサー５２で圧縮された冷媒Ｃｏの一部をコンプレッサー５２の吸い込み部に戻すステップ１１４と、を有する。
【００５２】
本実施形態によれば、温度制御用の液体ＬｑＡの熱で蒸発器５１の冷媒Ｃｏを気化させることで液体ＬｑＡの温度を制御しているため、液体ＬｑＡが熱容量の大きい液体であっても高精度に温度制御を行うことができる。さらに、液体ＬｑＡの温度Ｔ５に基づいて流路７９内の冷媒Ｃｏの流量を制御し、冷媒Ｃｏの蒸発圧Ｐ２に基づいて、コンプレッサー５２で圧縮された冷媒Ｃｏを吸い込み部に戻すときの流量を制御しているため、冷媒Ｃｏの冷凍サイクル（図４のループ４）を安定化させることができ、液体ＬｑＡの温度制御精度、ひいては温度制御対象部（投影光学系ＰＬ等）の温度制御精度を高めることができる。
【００５３】
また、局所温度制御装置７０は、コンプレッサー５２に流入する冷媒Ｃｏの吸い込み温度Ｔ２（第３情報）を求める温度センサ３１Ｄと、吸い込み温度Ｔ２を用いて冷媒Ｃｏの流量を制御しつつ、凝縮器５３で凝縮された冷媒Ｃｏの一部をコンプレッサー５２の吸い込み部に戻すステップ１１６の動作を実行する温度調整弁６０Ｂ（第３流量制御装置）と、を備えている。これによって、冷媒Ｃｏの吸い込み温度Ｔ２を安定化でき、図４の冷凍サイクルの状態ＣＳ２（圧力Ｐ２及び温度Ｔ２）がほぼ固定されるため、冷媒Ｃｏによる液体ＬｑＡの温度制御をより高精度に行うことができる。
【００５４】
また、バイパス弁６０Ａは、コンプレッサー５２に流入する冷媒Ｃｏの圧力（蒸発圧Ｐ２）が一定になるようにコンプレッサー５２の吐き出し部から吸い込み部への冷媒Ｃｏの流量を制御している。従って、図４の冷凍サイクルの状態ＣＳ２（圧力Ｐ２及び温度Ｔ２）がより安定に固定されるため、冷媒Ｃｏによる液体ＬｑＡの温度制御をより高精度に行うことができる。なお、液体ＬｑＡの温度Ｔ５に蒸発圧Ｐ２を次第に変化させるような制御方法も使用可能である。
【００５５】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光光ＥＬでレチクルＲのパターンを照明し、露光光ＥＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ（物体）を露光する露光装置である。そして、露光装置ＥＸは、温度制御対象部を有する露光本体部１０と、局所温度制御装置７０と、を備え、局所温度制御装置７０によってその温度制御対象部としての投影光学系ＰＬ（又はリニアモータ２４等）の周囲に供給される流体としての液体ＬｑＡの温度を制御することで、投影光学系ＰＬの温度を制御している。
【００５６】
また、露光装置ＥＸによる露光方法は、局所温度制御装置７０による温度制御方法を用いて、投影光学系ＰＬの周囲に供給される液体ＬｑＡの温度を制御している（ステップ１２８）。
この露光装置ＥＸ又は露光方法によれば、投影光学系ＰＬ等の温度を高精度に目標範囲内に制御できるため、高い露光精度（重ね合わせ精度、解像度等）が得られる。
【００５７】
また、図１の第１局所空調装置４１は、局所温度制御装置７０と同様に冷媒Ｃｏを用いて、空調空気供給管４０から取り込んだ空気の温度をより高精度に制御する。このように温度制御された清浄な空気ＡＲ及びＡＷは、第１ダクト１８Ｒ及び第２ダクト１８Ｗを介してそれぞれチャンバ２内の送風部１９Ｒ及び１９Ｗから、レーザ干渉計の計測用ビームの光路に送風される。この場合、冷媒Ｃｏを用いているため、空気ＡＲ及びＡＷの温度を高い応答速度で高精度に制御でき、温度制御対象部（ここでは干渉計の光路）の温度を高い制御精度で制御できる。
【００５８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図７を参照して説明する。本実施形態の局所温度制御装置も図１の露光装置ＥＸに適用可能であるが、複数の温度制御対象部に対して共通の冷却装置を使用している。以下、図７において図３に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る局所温度制御装置７０Ａを示す。図７において、コンプレッサー５２の吐き出し部（配管部７９ｅ）と配管部７９ｄとの間に２つの凝縮器５３Ａ及び５３Ｂが連続に配置され、一方の凝縮器５３Ａに近接して加熱用配管路６４のうちの熱交換部６４ａが配置され、他方の凝縮器５３Ｂに近接して冷却用配管６３が配置されている。また、凝縮器５３Ｂの排出部（配管部７９ｄ）に並列に２つの膨張弁５４Ａ及び５４Ｂが接続され、第１の膨張弁５４Ａの噴出部に配管部７９ａを介して第１の蒸発器５１Ａが接続され、第２の膨張弁５４Ｂの噴出部に配管部７９ｇを介して第２の蒸発器５１Ｂが接続されている。図３の蒸発器５１と同様の構成の２つの蒸発器５１Ａ，５１Ｂの流出部は共通に配管部７９ｂ（吸い込み部）を介してコンプレッサー５２に接続されている。
【００５９】
コンプレッサー５２、凝縮器５３Ａ，５３Ｂ、膨張弁５４Ａ，５４Ｂ、蒸発器５１Ａ，５１Ｂ、バイパス弁６０Ａ、及び温度調整弁６０Ｂ等を含んで冷却装置７８Ａ１が構成されている。冷却装置７８Ａ１において、蒸発器５１Ａからコンプレッサー５２、凝縮器５３Ａ，５３Ｂ、及び膨張弁５４Ａを経由する閉じた流路７９Ａ内を冷媒Ｃｏが流れている。そして、蒸発器５１Ｂからコンプレッサー５２、凝縮器５３Ａ，５３Ｂ、及び膨張弁５４Ｂを経由する閉じた流路７９Ｂ内を冷媒Ｃｏが流れている。流路７９Ａ，７９Ｂは、コンプレッサー５２及び凝縮器５３Ａ，５３Ｂに関しては共通であり、バイパス弁６０Ａ及び温度調整弁６０Ｂも共通に使用される。このように本実施形態では、複数の温度制御対象部に対して、コンプレッサー５２及び凝縮器５３Ａ，５３Ｂが共通の冷却装置７８Ａ１を使用しているため、局所温度制御装置７０Ａの設置面積を小さくでき、製造コストも低くできる。なお、温度制御対象部が３箇所以上ある場合でも、膨張弁及び蒸発器を増加するのみで共通の冷却装置を使用できる。
【００６０】
また、第１の蒸発器５１Ａに近接して熱交換部７２Ｂが配置され、熱交換部７２Ｂに配管７１，７３を介して連結された冷却用流路部７２Ａが投影光学系ＰＬ（第１の温度制御対象部）の鏡筒に近接して配置され、冷却用流路部７２Ａ、配管７３、熱交換部７２Ｂ、及び配管７１よりなる閉じた流路を温度制御用の液体ＬｑＡが循環している。熱交換部７２Ｂと冷却用流路部７２Ａとの間に液体ＬｑＡの温度を上昇させるための加熱装置３４が設けられている。同様に、第２の蒸発器５１Ｂに近接して熱交換部７５Ｂが配置され、熱交換部７５Ｂに配管７４，７６を介して連結された冷却用流路部７５ＡがウエハステージＷＳＴのリニアモータ２４（第２の温度制御対象部）に近接して配置され、冷却用流路部７５Ａ、配管７６、熱交換部７５Ｂ、及び配管７４よりなる閉じた流路を温度制御用の液体ＬｑＢ（本実施形態では液体ＬｑＡと同じ液体）が循環している。蒸発器５１Ａ，５１Ｂにおいて、液体ＬｑＡ，ＬｑＢの熱が冷媒Ｃｏに移動して液体ＬｑＡ，ＬｑＢが冷却される。
【００６１】
また、配管７４及び７６中の液体ＬｑＢの温度を計測する温度センサ３１Ｆ及び３１Ｇ、並びにリニアモータ２４の温度を計測する温度センサ３１Ｈが設けられ、温度センサ３１Ａ〜３１Ｃ，３１Ｆ〜３１Ｈの計測値は第１制御系７７Ａ１に供給されている。また、配管７３に流量センサ３３Ａ及び循環用ポンプ３２Ａが設けられ、配管７６に流量センサ３３Ｂ及び循環用ポンプ３２Ｂが設けられ、第１制御系７７Ａ１は流量センサ３３Ａ，３３Ｂの計測値に基づいて循環用ポンプ３２Ａ，３２Ｂを介して液体ＬｑＡ，ＬｑＢを所定流量で循環させる。
【００６２】
温度センサ３１Ａ及び３１Ｆで計測される液体ＬｑＡ及びＬｑＢの温度は第２制御系７７Ｂ１にも供給されている。第２制御系７７Ｂ１は、液体ＬｑＡ及びＬｑＢの温度の計測値が例えばそれぞれ目標値になるように対応する膨張弁５４Ａ及び５４Ｂ中の冷媒Ｃｏの流量を制御する。また、液体ＬｑＢ用の熱交換部７５Ｂと冷却用流路部７５Ａとの間の配管７４（液体ＬｑＢが熱交換部７５Ｂから冷却用流路部７５Ａに向かう途中の流路）に近接して、金属製の配管よりなる加熱部６４ｂが配置され、加熱部６４ｂが配管部６４ｃ及び６４ｄを介して、凝縮器５３Ａに近接して配置された熱交換部６４ａに連結されている。熱交換部６４ａ、配管部６４ｃ、加熱部６４ｂ、及び配管部６４ｄから閉じた加熱用配管路６４が形成され、加熱用配管路６４内を加熱用液体ＬｑＦが循環している。加熱用液体ＬｑＦとしては例えば液体ＬｑＡと同じ種類の液体が使用できる。加熱用配管路６４の配管部６４ｃに流量センサ３３Ｃ及び循環用ポンプ３２Ｃが設けられ、第１制御系７７Ａ１は流量センサ３３Ｃの計測値に基づいて循環用ポンプ３２Ｃを駆動して、加熱用配管路６４内を所定の流量で加熱用液体ＬｑＦを循環させる。
【００６３】
本実施形態では、凝縮器５３Ａ，５３Ｂにおいて、冷媒Ｃｏの熱が加熱用液体ＬｑＦ及び冷却水ＬｑＥに移動して冷媒Ｃｏが凝縮される。そして、冷却水ＬｑＥは排出されるが、加熱された加熱用液体ＬｑＦは、加熱用配管路６４内の加熱部６４ｂで液体ＬｑＢを加熱するために使用される。この際に、第１制御系７７Ａ１は、一例として循環用ポンプ３２Ｃによって液体ＬｑＢの流量を制御することによって、その加熱量を制御する。このように本実施形態では、凝縮器５３Ａで冷媒Ｃｏから発生する熱エネルギー（廃熱）を用いて温度制御用の液体ＬｑＢを加熱しているため、エネルギーの使用効率が高くなっている。なお、加熱用液体ＬｑＦの一部を液体ＬｑＡが流れる配管７１側の加熱部（不図示）にも供給することで、加熱用液体ＬｑＦを液体ＬｑＡの加熱にも使用できる。
【００６４】
本実施形態の局所温度制御装置７０Ａにおいて、上述の説明以外の構成は図３の局所温度制御装置７０と同様であり、バイパス弁６０Ａによって冷媒Ｃｏの蒸発圧が安定に維持されているため、冷媒Ｃｏの冷凍サイクルが安定化し、高い温度制御精度が得られる。さらに、温度調整弁６０Ｂによって冷媒Ｃｏの吸い込み温度も安定化できるため、投影光学系ＰＬ及びリニアモータ２４の温度を高精度に制御できる。
上記実施形態では、温度制御対象部が２つある場合の冷却装置について説明したが、温度制御対象がさらに多い場合でも同様にして構成することが可能である。ウエハステージに設けられる複数のリニアモータのそれぞれを温度制御対象部として、それらを１つの冷却装置で共用させるようにしてもよい。また、ムービングマグネット型の平面モータでは、固定子に多数のコイルが配置されるので、それらのコイルを複数のグループにグループ化するとともに１つのグループを１つの温度制御対象部とし、複数のグループ（温度制御対象部）を１つの冷却装置で共用させることができる。また、幾つかのグループを複数の冷却装置で分担させるようにしてもよい。また、使用環境が似ている温度制御対象部同士で冷却装置を共用させるようにしてもよい。
【００６５】
また、上記の実施形態では、凝縮器５３，５３Ｂは冷却水ＬｑＥを用いて冷却されているが、凝縮器５３，５３Ｂは例えば送風ファンからの冷風によって空冷してもよい。
なお、上記の実施形態では、空調用の気体として空気（例えばドライエアー）が使用されているが、その代わりに窒素ガス若しくは希ガス（ヘリウム、ネオン等）、又はこれらの気体の混合気体等（流体）を使用してもよい。
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸを用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図８に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００６６】
従って、このデバイス製造方法は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。その露光装置又は露光方法によれば、例えば局所的な温度制御を高精度に行うことができるため、電子デバイスを高精度に製造できる。
なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型（ステッパー型）の投影露光装置を用いて露光する場合にも適用することが可能である。また、本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式やコンタクト方式の露光装置等で露光を行う際にも適用できる。
【００６７】
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。
【００６８】
また、上記の実施形態の局所温度制御装置７０，７０Ａは露光装置以外の加工機械等にも適用することができる。
このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６９】
ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、Ｃｏ…冷媒、ＬｑＡ…温度制御用の液体、２…チャンバ、１０…露光本体部、３１Ａ〜３１Ｃ…温度センサ、３２…循環用のポンプ、３４…加熱装置、５１…蒸発器、５２…コンプレッサー、５３…凝縮器、５４…膨張弁、５９Ａ，５９Ｂ…圧力計、６０Ａ…バイパス弁、６０Ｂ…温度調整弁、６０Ｃ…制水弁、７０…局所温度制御装置、７１，７３…液体用の配管、７９…冷媒用の流路
【図１】
2013183142.tif 000003
【図２】
2013183142.tif 000004
【図３】
2013183142.tif 000005
【図４】
2013183142.tif 000006
【図５】
2013183142.tif 000007
【図６】
2013183142.tif 000008
【図７】
2013183142.tif 000009
【図８】
2013183142.tif 000010